天文学家发现4颗白矮星 正吞噬类地球的系外行星

2012年06月20日 10:52 科技讯

科学家观测到4颗白矮星周围有尘埃环绕,这些尘埃可能一度是类似地球的系外行星,只是已经破碎,且白矮星们正毫不客气的正在享用这些碎屑。

白矮星是质量类似太阳的恒星们因核心核融合材料用尽、演化到生命末期时,核心部分向内收缩而形成的。利用哈柏太空望远镜进行白矮星大气组成的大规模巡天观测,总共在离太阳数百光年范围内发现了80几颗白矮星。

其中,科学家们发现有4颗白矮星大气中最常见的元素就是氧、镁、铁和矽,而地球本身有93%以上就是由这4种物质所组成。更有趣的是:白矮星大气物质所含有的碳元素比例极低,状况与地球及太阳系其他几颗类地行星非常近似。

呈现了系外世界最后的死亡阶段的景象

这是天文学家测量受到尘埃碎屑污染的白矮星大气中,首度发现碳元素比例如此低的状况。这不仅可明确证明这些白矮星曾一度拥有至少一颗岩质系外行星,只是这些岩质行星都已经被摧毁,而且这些观察结果还呈现了这些系外世界最后的死亡阶段究竟是什么景象。

白矮星的大气层主要由氢元素组成,有时还含有氦,大气中若有任何氢氦以外的重元素,都会在数天之内被白矮星强大的重力拽向白矮星核心而不得见。有鉴于此,科学家们估计:要达到这4颗白矮星大气中类似地球的这些重元素比例,必定是每秒有100万公斤以上的物质不断落向白矮星表面的结果。

其中一颗编号为PG0843+516的白矮星,由于大气中的尘埃含有极其丰富的铁、镍与硫,使得它比其他白矮星更特别。

铁和镍一般存在于类地行星的核心部分,这是因为够大的行星形成过程中,由于重力而使得比较重的元素沉向核心的关系,即所谓的「分异作用(differentiation)」,地球也曾在形成之初经历过分异作用,因此而有地核、地函和地壳的分层;而硫则因化学性质本就易于受铁吸引,因此也会随着铁沉到核心去。

因此,这些天文学家相信:PG0843+516不仅正在吞噬它的破碎行星的残渣,而且是这颗或这些行星原本的核心部分。研究人员指出:这些白矮星距离地球都在数百光年远,但类似白矮星吞噬其周遭行星碎屑的这种剧码,很可能未来有一天也会在我们的太阳系中上演。

天文学家预估我们的太阳还有约50亿年左右的寿命,因此约数十亿年后,太阳核心的氢含量不足以继续进行核融合反应,太阳外层大气将逐渐膨胀形成红巨星,逐渐将最内层的水星、金星逐渐吞没,虽不清楚地球是否也会被变成红巨星的太阳吞噬,不过地球即使逃过被吞噬的命运,也躲不过因太阳表面逐渐接近而使地球表面液体都被太阳炙烤而蒸发殆尽的末日结局。

当太阳逐渐从红巨星阶段转变到白矮星阶段时,将会随外层大气膨胀、逸散到太空中而损失大量质量,所有行星也会被推离原本的位置。这将导致行星轨道变得不稳定而引起互撞,如同太阳系诞生之初那段不稳定时期一样。这个过程可能让所有的岩质行星被毁,形成大量小行星,有一部份小行星便是来自原本岩质行星核心。

在我们太阳系中,木星可能可以在这场浩劫中幸免于难,并将因行星破碎后形成的小行星,或是原本就存在的小行星弹向变成白矮星的太阳。